專利名稱：電流均衡化裝置、led照明器具、lcd背光模塊、lcd顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使流過并聯(lián)連接的多個負載的電流均衡化的電流均衡化裝置、LED照明器具、IXD背光模塊、IXD顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，作為用于使串聯(lián)連接的多個LED(Light Emiting Diode 發(fā)光二極管)點 亮的LED點亮裝置，例如公知有日本特開2004-319583號公報(專利文獻1)和日本特開 2006-12659號公報(專利文獻2)。在專利文獻1所公開的LED照明裝置中，將由多個LED串聯(lián)連接而構(gòu)成的多個LED 單元并聯(lián)連接而構(gòu)成。但是，當(dāng)在將由多個LED串聯(lián)連接而構(gòu)成的多個LED單元并聯(lián)連接 的狀態(tài)下進行驅(qū)動時，LED單元的電壓(各個LED的順方向電壓Vf)降存在波動。因此，并 聯(lián)連接的LED單元的電流變得不平衡。因此，在專利文獻1中，通過利用恒流電路使恒定電 流流過各個LED單元，來使得流過LED單元的電流平衡。在專利文獻2所公開的放電燈點亮電路中，使用變壓器來使流過并聯(lián)連接的多個 CCFL(冷陰極射線管)的電流平衡。CCFL被交流驅(qū)動，因此在平衡變壓器中流過正弦波電 流。因此，通過構(gòu)成為CCFL和平衡變壓器串聯(lián)連接，平衡變壓器的二次繞組成為閉合電路， 來使得電流平衡。但是，在專利文獻1中，若連接恒流電路，則各個LED單元的電壓降的差變成損失。在專利文獻2中，由于使用平衡變壓器使電流平衡，因此不會產(chǎn)生CCFL的電壓的 波動所導(dǎo)致的損失。但是，在僅流過直流電流的LED中，無法通過變壓器使直流電流平衡。 即，平衡變壓器在頻率升高時能夠較小，而在頻率降低時較大。另外，在直流時，由于變壓器 飽和，因此，無法使用平衡變壓器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠降低流過阻抗不同的多個負載的電流平衡電路中的損失從 而實現(xiàn)高效化的電流均衡化裝置、LED照明器具、IXD背光模塊、IXD顯示設(shè)備。本發(fā)明的電流均衡化裝置具有輸出交變電流的電力供給構(gòu)件；以及多個串聯(lián)電 路，其連接于所述電力供給構(gòu)件的輸出，并且在該串聯(lián)電路中串聯(lián)連接有一個以上的繞組、 一個以上的整流元件以及一個以上的負載，分別流過所述多個串聯(lián)電路的電流基于所述一 個以上的繞組所產(chǎn)生電磁力而被均衡化。本發(fā)明的LED照明器具具有所述電流均衡化裝置，所述負載是LED負載。本發(fā)明的LCD背光模塊具有所述電流均衡化裝置，所述負載是使LCD元件(cell) 發(fā)光的LED負載。本發(fā)明的LCD顯示設(shè)備具有所述電流均衡化裝置，所述負載是使LCD元件發(fā)光的 LED負載。


圖1是本發(fā)明的實施例1的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明的實施例1的電流均衡化裝置的動作波形。圖3是本發(fā)明的實施例2的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖4是本發(fā)明的實施例3的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖5是本發(fā)明的實施例4的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖6是本發(fā)明的實施例5的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖7是本發(fā)明的實施例6的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖8是本發(fā)明的實施例6的電流均衡化裝置的動作波形。圖9是本發(fā)明的實施例7的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖10是本發(fā)明的實施例8的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖11是本發(fā)明的實施例8的電流均衡化裝置的動作波形。圖12是本發(fā)明的實施例9的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖13是本發(fā)明的實施例9的電流均衡化裝置的動作波形。圖14是本發(fā)明的實施例10的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖15是本發(fā)明的實施例10的電流均衡化裝置的動作波形。圖16是本發(fā)明的實施例11的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖17是本發(fā)明的實施例11的電流均衡化裝置的動作波形。圖18是本發(fā)明的實施例12的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖19是本發(fā)明的實施例13的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖20是本發(fā)明的實施例14的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖21是用于說明本發(fā)明的實施例14的電流均衡化裝置的平衡變壓器的復(fù)位的動 作的動作波形。圖22是用于說明本發(fā)明的實施例14的電流均衡化裝置的平衡變壓器的復(fù)位的動 作的動作波形。圖23是本發(fā)明的實施例15的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖24是用于說明本發(fā)明的實施例15的電流均衡化裝置的平衡變壓器的復(fù)位的動 作的動作波形。圖25是用于說明本發(fā)明的實施例15的電流均衡化裝置的平衡變壓器的復(fù)位的動 作的動作波形。圖26是本發(fā)明的實施例16的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖27是本發(fā)明的實施例17的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖28是本發(fā)明的實施例18的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖29是本發(fā)明的實施例19的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖30是本發(fā)明的實施例20的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖31是本發(fā)明的實施例21的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。.
具體實施例方式下面，參照附圖對具有本發(fā)明的實施方式的電流均衡化裝置的電力供給裝置詳細進行說明。首先，變壓器能夠使交流電流平衡，但在LED這樣的直流驅(qū)動電路中變壓器不能 平衡直流電流。因此，本發(fā)明的特征在于，具有多個串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路連接于輸出交變 電流的電力供給構(gòu)件的輸出，并且在該串聯(lián)電路中串聯(lián)連接有一個以上的繞組、一個以上 的整流元件以及一個以上的負載，分別流過多個串聯(lián)電路的電流基于一個以上的繞組所產(chǎn) 生電磁力而被均衡化。在下面說明的各實施例中，表示了使該電流均衡化裝置中的阻抗不同的負載為 LED的例子。(實施例1)圖1是本發(fā)明的實施例1的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。在圖1所示的實施例中，供給交變電流的電力供給構(gòu)件10由以下部分構(gòu)成直流 電源Vin ；連接于直流電源Vin的兩端的變壓器T的一次繞組Np與由MOSFET構(gòu)成的開關(guān) 元件Ql的串聯(lián)電路；以及變壓器T的二次繞組Ns。通過開關(guān)元件Ql的接通斷開動作，從 變壓器T的二次繞組Ns的兩端輸出交變電流。在變壓器τ的二次繞組Ns的一端連接有繞組m的一端，在繞組m的另一端連接 有對交變電流進行半波整流的二極管Dl的陽極，在二極管Dl的陰極和二次繞組Ns的另一 端之間，連接有負載LDl (LEDla LEDle)。在實施例1中，第一串聯(lián)電路由繞組Ni、二極管 Dl和負載LDl構(gòu)成。另外，在變壓器T的二次繞組Ns的一端連接有繞組Sl的一端，在繞組Sl的另一 端連接有對交變電流進行半波整流的二極管D2的陽極，在二極管D2的陰極與二次繞組Ns 的另一端之間連接有負載LD2(LED2a LED2e)。在實施例1中，第二串聯(lián)電路由繞組Si、 二極管D2和負載LD2構(gòu)成。繞組m和繞組S 1彼此電磁耦合而構(gòu)成變壓器Tl。另外，實 施例1中的負載LDl的阻抗和負載LD2的阻抗互不相同。圖2是本發(fā)明的實施例1中的電流均衡化裝置的動作波形。在圖2中，V(Ql)是開 關(guān)元件Ql的漏極_源極間電壓，I(Ql)是流過開關(guān)元件Ql的漏極的電流，I(NS)是流過變 壓器T的二次繞組Ns的電流，I (Dl)和I (D2)是流過二極管Dl和D2的電流，V(LEDla-e) 是負載LDl (LEDla LEDle)的兩端電壓，V(LED2a_e)是負載LD2 (LED2a LED2e)的兩端 電壓。首先，在時刻t0，開關(guān)元件Ql接通，變壓器T的繞組Np的始繞端(beginning)為 負電位，繞組Ns的始繞端也為負電位。因此，在從時刻t0開始的期間STl中，與繞組Ns連 接的第一串聯(lián)電路和第二串聯(lián)電路中，由于各個串聯(lián)電路中含有的二極管D1、D2，不會流過 從繞組Ns供給的交變電流，在變壓器T以及第一和第二串聯(lián)電路中沒有電流流過。因此， 變壓器T的勵磁電流以Vin — Np — Ql — Vin的路徑流動。當(dāng)開關(guān)元件Ql在時刻tl斷開時，在期間STl內(nèi)蓄積在變壓器T中的勵磁電流產(chǎn)生 使繞組Np的始繞端成為正電位的逆電動勢。因此，繞組Ns的始繞端也成為正電壓。因此， 在從時刻tl開始的期間ST2內(nèi)，連接于串聯(lián)電路的二極管導(dǎo)通，電流以Ns — m — Dl —負 載LDl — Ns的路徑、以及Ns — Sl — D2 —負載LD2 — Ns的路徑流動。這樣，在各個串聯(lián) 電路中，流過大小隨時間而變化的、即具有交流成分的電流I(Dl)和I(D2)。電流I (Dl)和I (D2)流過繞組附和繞組S 1，要產(chǎn)生與各個電流對應(yīng)的磁通。此時，繞組m和繞組si構(gòu)成變壓器Ti，因此，在各個繞組產(chǎn)生的磁通以使磁通的大小均勻化的方式相互作用。從而，這些電流I(Dl)和I(D2)即使在本來各自的大小互不相同的情況 下，也會均衡化(均勻化)成固定的值，并供給至負載LDl和負載LD2。這樣，負載LDl和負 載LD2雖然阻抗彼此不同，但是，第一串聯(lián)電路的電流I(Dl)和第二串聯(lián)電路的I(D2)彼此相等。另外，在實施例1中，通過繞組所產(chǎn)生的電磁力使得電流被均衡化，因此會產(chǎn)生主 要基于繞組電阻的損失。該損失與專利文獻1中的恒流電路中的損失相比非常小，因此，能 夠降低平衡電路中的損失。另外，在該實施例1中，負載LDl和負載LD2是將多個LED串聯(lián)連接起來而成的照 明裝置。因此，通過向負載LDl和負載LD2供給進行了均衡化后的電流，能夠使多個LED均 勻地發(fā)光，例如，能夠使液晶顯示器(LCD)均勻地照明。圖3至圖6所示的實施例2到實施例5是以使連接多個與電力供給構(gòu)件10連接 的串聯(lián)電路時的各個繞組電流均衡化的方式磁耦合變壓器的方法。(實施例2)圖3是表示本發(fā)明的實施例2的電流均衡化裝置的構(gòu)成的方框圖。在圖3所示的 實施例2中，在電力供給構(gòu)件10的輸出連接有繞組S4、繞組Ni、二極管D1、和由LEDla LEDle構(gòu)成的負載LDl的串聯(lián)電路；繞組Si、繞組N2、二極管D2、和由LED2a LED2e構(gòu)成 的負載LD2的串聯(lián)電路；繞組S2、繞組N3、二極管D3、和由LED3a LED3e構(gòu)成的負載LD3 的串聯(lián)電路；以及繞組S3、繞組N4、二極管D4、和由LED4a LED4e構(gòu)成的負載LD4的串聯(lián) 電路。繞組附(以及N2、N3、N4)和繞組S 1 (以及S2、S3、S4)以使二極管進行半波整流 的電流均衡化的方式磁耦合，從而構(gòu)成變壓器Tl (以及T2、T3、T4)。S卩，各個串聯(lián)電路具有串聯(lián)連接的兩個繞組，兩個繞組分別作為變壓器的一次繞 組和二次繞做被電磁耦合。在實施例2的連接中，變壓器Tl (以及T2、T3、T4)的繞組附(以及Ν2、Ν3、Ν4)和 繞組31(以及52、53、54)，根據(jù)其特性，流過繞組附(以及擬川3、附)和繞組Sl (以及S2、 S3、S4)的電流相等。從電力供給構(gòu)件10供給的電流能夠在被均衡化后供給到負載LD1、 負載LD2、負載LD3、負載LD4。因此，實施例2也能夠獲得與實施例1的電流均衡化裝置相 同的效果。另外，在串聯(lián)電路上連接有兩個繞組，因此能夠減小作為平衡變壓器使用的變壓 器，能夠使用同一變壓器。(實施例3)圖4是表示構(gòu)成本發(fā)明的實施例3的電流均衡化裝置的構(gòu)成的方框圖。在圖4所 示的實施例3中，在電力供給構(gòu)件10的輸出連接有繞組Ni、二極管D1、以及由LEDla LEDle構(gòu)成的負載LDl的串聯(lián)電路；繞組N2、二極管D2、以及由LED2a LED2e構(gòu)成的負載 LD2的串聯(lián)電路；繞組N3、二極管D3、以及由LED3a LED3e構(gòu)成的負載LD3的串聯(lián)電路； 繞組N4、二極管D4、以及由LED4a LED4e構(gòu)成的負載LD4的串聯(lián)電路。另外，繞組Si、繞組S2、繞組S3和繞組S4以閉環(huán)方式連接，繞組附(以及N2、N3、 N4)和繞組Sl (以及S2、S3、S4)彼此電磁耦合從而構(gòu)成變壓器Tl T4。即，各個串聯(lián)電路 具有一個繞組，與各自的繞組電磁耦合的繞組為串聯(lián)連接，從而構(gòu)成閉環(huán)，在繞組Si、繞組S2、繞組S3、繞組S4中流過相等的電流。通過二極管Dl (以及D2、D3、D4)進行半波整流后得到的電流流過繞組附(以及 N2、N3、N4)，以該電流與繞組Sl (以及S2、S3、S4)中流過的電流均衡化的方式磁耦合，構(gòu)成 變壓器Tl (以及T2、T3、T4)。因此，在實施例3的連接中，變壓器Tl (以及T2、T3、T4)的 繞組附(以及N2、N3、N4)與繞組Sl (以及S2、S3、S4)，由于其特性，流過繞組附(以及N2、 N3、N4)和繞組Sl (以及S2、S3、S4)的電流相等。從電力供給構(gòu)件10供給的電流能夠在被 均衡化后供給至負載LD1、負載LD2、負載LD3、負載LD4。因此，能夠獲得與實施例1的電流 均衡化裝置相同的效果。另外，作為平衡變壓器能夠使用同一變壓器。(實施例4)圖5是表示本發(fā)明的實施例4的電流均衡化裝置的構(gòu)成的方框圖。在圖5所示 的實施例4中，在電力供給構(gòu)件10的輸出連接有繞組Ni、二極管D1、和由LEDla LEDle 構(gòu)成的負載LDl的串聯(lián)電路；繞組Si、繞組N2、二極管D2、和由LED2a LED2e構(gòu)成的負載 LD2的串聯(lián)電路；繞組S2、繞組N3、二極管D3、和由LED3a LED3e構(gòu)成的負載LD3的串聯(lián) 電路；繞組S3、二極管D4、和由LED4a LED4e構(gòu)成的負載LD4的串聯(lián)電路。
繞組m (以及N2、N3)和繞組Sl (以及S2、S3)以使二極管進行半波整流的電流均 衡化的方式磁耦合，從而構(gòu)成變壓器Tl (以及T2、T3)。即，設(shè)置有具有一個繞組的電聯(lián)電 路與具有兩個繞組的串聯(lián)電路，各自的繞組作為變壓器的一次繞組和二次繞組電磁耦合。在實施例4的連接中，變壓器Tl (以及T2、T3)的繞組附(以及N2、N3)和繞組 Sl (以及S2、S3)，由于其特性，流過繞組m (以及N2、N3)和繞組Sl (以及S2、S3)的電流相 等。從電力供給構(gòu)件10供給的電流能夠在被均衡化后供給至負載LD1、負載LD2、負載LD3、 負載LD4。因此，能夠獲得與實施例1的電流均衡化裝置相同的效果。另外，實施例4能夠 除去實施例2和3的由繞組N4和繞組S4構(gòu)成的變壓器T4，因此，能夠構(gòu)成價格便宜的電流 均衡化裝置。(實施例5)圖6是表示本發(fā)明的實施例5的電流均衡化裝置的構(gòu)成的方框圖。在圖6所示的 實施例5中，在電力供給構(gòu)件10的輸出連接有繞組N3、繞組Ni、二極管D1、和由LEDla LEDle構(gòu)成的負載LDl的串聯(lián)電路；繞組N3、繞組Si、二極管D2、和由LED2a LED2e構(gòu)成 的負載LD2的串聯(lián)電路；繞組S3、繞組N2、二極管D3、和由LED3a LED3e構(gòu)成的負載LD3 的串聯(lián)電路；繞組S3、繞組S2、二極管D4、和由LED4a LED4e構(gòu)成的負載LD4的串聯(lián)電路。繞組m (以及N2、N3)和繞組Sl (以及S2、S3)以使二極管進行半波整流的電流均 衡化的方式磁耦合，從而構(gòu)成變壓器Tl (以及T2、T3)。在實施例5的連接中，變壓器Tl (以 及Τ2、Τ3)的繞組附(以及N2、N3)與繞組Sl (以及S2、S3)，由于其特性，流過繞組附(以 及N2、N3)和繞組Sl (以及S2、S3)的電流相等。從電力供給構(gòu)件10供給的電流被均衡化 后供給至負載LD1、負載LD2、負載LD3、負載LD4。因此，能夠獲得與實施例1的電流均衡化 裝置相同的效果。另外，實施例5能夠除去實施例2和3的由繞組N4和繞組S4構(gòu)成的變 壓器T4，因此，能夠構(gòu)成價格便宜的電流均衡化裝置。(實施例6)圖7是本發(fā)明的實施例6的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于從電力供給構(gòu) 件IOa供給的交變電流為正弦波狀的電流。
在圖7所示的實施例6中，為了供給正弦波狀的交變電流，在直流電源Vin的兩端，連接有由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件QH與由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件QL的串聯(lián)電路。在 開關(guān)元件QH和開關(guān)元件QL的連接點上，連接有變壓器T的一次繞組Np與電流共振電容器 Cri的串聯(lián)共振電路。變壓器T具有漏電感Lrl、Lr2。Lp是變壓器T的勵磁電感。低壓側(cè) 驅(qū)動器(low side driver) 13驅(qū)動開關(guān)元件QL，高壓側(cè)驅(qū)動器(high side driver) 15驅(qū)動 開關(guān)元件QH。由于開關(guān)元件QH和開關(guān)元件QL交替地接通斷開，因此，能夠從變壓器T的繞組Ns 供給通過漏電感Lrl、Lr2和電流共振電容器Cri共振后的正弦波狀的電流。圖8是本發(fā)明的實施例6的電流均衡化裝置的動作波形。在圖8中，V(QH)是開 關(guān)元件QH的漏極-源極間電壓，I (QH)是流過開關(guān)元件QH的漏極的電流，V(QL)是開關(guān)元 件QL的漏極-源極間電壓，I (QL)是流過開關(guān)元件QL的漏極的電流，I (NS)是流過繞組Ns 的電流，I(Dl)是流過二極管Dl的電流，I(D2)是流過二極管D2的電流，V(LEDla-e)是負 載LDl的兩端電壓，V(LED2a-e)是負載LD2的兩端電壓。首先，在時刻t0，在開關(guān)元件QL為斷開狀態(tài)的時候，當(dāng)開關(guān)元件QH接通時，變壓器 T的繞組Np的始繞端成為負電壓，繞組Ns的始繞端也成為負電壓。因此，在時刻t0開始的 期間STl內(nèi)，與繞組Ns連接的第一和第二串聯(lián)電路各串聯(lián)電路中，由于所包含的二極管D1、 D2，不會流過從繞組Ns供給的交變電流。因此，在第一和第二串聯(lián)電路中不會流過電流。所 以，流過開關(guān)元件QH的電流I (QH)以Vin (正極)一QH (DH) — Lr 1 — Lp — Cri — Vin (負 極)的路徑從負極開始流動，并且，通過電流共振電容器Cri、勵磁電感Lp以及漏電感Lrl 的共振，電流I (QH)隨時間增加。另外，此時電流共振電容器Cri被充電。接下來，在時刻tl，當(dāng)開關(guān)元件QH斷開、開關(guān)元件QL接通時，流過勵磁電感Lp的 電流以Lp — Cri — DL(QL) — Lrl — Lp的路徑流動。因此，繞組Np的始繞端成為正電壓， 繞組Ns的始繞端也成為正電壓。因此，在從時刻tl開始的期間ST2內(nèi)，連接于第一和第二串聯(lián)電路的二極管Dl和 D2導(dǎo)通，通過繞組m的電流以Ns — m — Dl —負載LDl — Ns的路徑和Ns — Sl — D2 — 負載LD2 —Ns的路徑流動。該電流以Cri — Np — Lr2 — Lr 1 — QL (DL) — Cri的路徑經(jīng)變壓器T從電流共振 電容器Cri進行供給，因此，通過電流共振電容器Cri和漏電感Lrl+Lr2的共振而流過電 流，從而供給正弦波狀的半波電流。這樣，在各串聯(lián)電路中，流過大小隨時間變化、即具有交 流成分的電流I (Dl)以及I(D2)。因此，能夠獲得與實施例1中的電流均衡化裝置相同的效 果。而且，由于在電流均衡化電路中流過正弦波狀的電流，因此，相對于實施例1的電流均 衡化裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)低噪聲化。另外，實施例6中的電力供給構(gòu)件IOa能夠連接從實施例2到實施例5所示的多 個串聯(lián)電路。(實施例7)圖9是本發(fā)明的實施例7的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于，從電力供給構(gòu) 件IOb供給的交變電流為正弦波狀的電流，相對于實施例6中的電流均衡化裝置，不同點在 于在變壓器T的輸入側(cè)采用了回掃有源鉗位(fly backactive clamp)方式。在圖9所示的實施例7中，在直流電源Vin的兩端，連接有變壓器T的一次繞組Np和電壓共振電容器Crv的串聯(lián)共振電路。在電壓共振電容器Crv的兩端，連接有開關(guān)元件 QL和二極管DL。在變壓器T的一次繞組Np的兩端，連接有電流共振電容器Cri和開關(guān)元件QH的 串聯(lián)電路。在開關(guān)元件QH的兩端，連接有二極管DH。變壓器T具有漏電感Lrl、Lr2。Lp是 變壓器T的勵磁電感。另外，二極管DL、DH可以是開關(guān)元件QL、QH的寄生二極管Di。實施例7的電力供給構(gòu)件IOb是對實施例6的電力供給構(gòu)件IOa的結(jié)構(gòu)進行了變 更而得到的結(jié)構(gòu)，其通過調(diào)換直流電源Vin和電流共振電容器Cri而構(gòu)成。實施例7的動 作為與實施例6的動作大致相同的動作波形，從實施例7的電力供給構(gòu)件IOb供給的交變 電流成為正弦波狀的電流。因此，能夠獲得與實施例6的電流均衡化裝置相同的效果。另外，實施例7中的電力供給構(gòu)件IOb能夠連接從實施例2到實施例5所示的多 個串聯(lián)電路。(實施例8)
圖10是本發(fā)明的實施例8的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于從電力供給構(gòu) 件10供給的交變電流被平滑化后供給到負載。在圖10所示的實施例8中，在供給交變電流的電力供給構(gòu)件10的兩端，連接有 由繞組Ni、對交變電流進行半波整流的二極管D1、和負載LDl (LEDla LEDle)構(gòu)成的第 一串聯(lián)電路；以及由繞組Si、對交變電流進行半波整流的二極管D2、和負載LD2(LED2a LED2e)構(gòu)成的第二串聯(lián)電路。另外，在二極管Dl (D2)上與負載LDl (負載LD2)并聯(lián)地連接 有平滑電容器Cl (C2)。即，實施例8中的電流均衡化裝置在具有平滑電容器C1、C2這一點 與實施例1中的電流均衡化裝置不同。圖11是本發(fā)明的實施例8的電流均衡化裝置的動作波形。在實施例8的電流 均衡化裝置中，由于向負載供給通過電容器Cl、C2進行平滑化后的電流，因此負載電流 I(LEDla-e)和I(LED2a_e)的電流是平滑的電流。由于能夠?qū)⑵交碾娏鞴┙o到負載，因 此，能夠獲得與實施例1的電流均衡化裝置相同的效果，由于供給到負載的電流峰值降低， 因此能夠減輕施加于負載的應(yīng)力。另外，能夠?qū)嵤├?的電力供給構(gòu)件10置換成實施例6和7中的電力供給構(gòu)件 IOaUOb0另外，實施例8的平滑電容器C1、C2能夠應(yīng)用于從實施例2到實施例5所示的多 個串聯(lián)電路中。(實施例9)圖12是本發(fā)明的實施例9的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于，將對從電力 供給構(gòu)件IOa供給的交變電流進行平滑后得到的電流提供給負載。在圖12所示的實施例 9中，由于將通過電容器C1、C2平滑化后的電流提供給負載，因此，負載電流I (LEDla-e)和 I (LED2a-e)的電流是平滑的電流。由于能夠?qū)⑵交碾娏魈峁┙o負載，因此，能夠獲得與實 施例6的電流均衡化裝置相同的效果，由于在負載中流動的電流峰值降低，因此能夠減輕 施加于負載的應(yīng)力。另外，能夠?qū)嵤├?中的電力供給構(gòu)件IOa置換成實施例7的電力供給構(gòu)件 10b。(實施例10)圖14是本發(fā)明的實施例10的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于從電力供給構(gòu)件IOa供給的交變電流在整個周期中都被整流。在圖14所示的實施例10中，在供給正弦波狀的交變電流的電力供給構(gòu)件IOa 的兩端連接有由繞組Ni、對交變電流進行半波整流的二極管D1、和負載LDl (LEDla LEDle)構(gòu)成的第一串聯(lián)電路；由繞組Si、對交變電流進行半波整流的二極管D2和負載 LD2 (LED2a LED2e)構(gòu)成的第二串聯(lián)電路。在二極管Dl (D2)上與負載LDl (負載LD2)并 聯(lián)地連接有平滑電容器Cl (C2)。而且，負載LDl (負載LD2)經(jīng)電容器ClO與電力供給構(gòu)件 IOa連接，在負載LDl (負載LD2)和電容器ClO的連接點與繞組W(Sl)之間連接有二極管 DlO0 S卩，實施例10的電流均衡化裝置與實施例9的電流均衡化裝置的不同點在于，實施例 10的電流均衡化裝置將通過電容器C1、C2平滑化之后的電流、以及用電容器ClO對與在繞 組Ns中產(chǎn)生的負電壓對應(yīng)的半波電流進行平滑化后得到的電流供給到負載。圖15是本發(fā)明的實施例10的電流均衡化裝置的動作波形。首先，在時刻t0，在開關(guān)元件QH為斷開狀態(tài)的時候，當(dāng)開關(guān)元件QL接通時，繞組 Np的始繞端的電壓成為負電壓，繞組Ns的始繞端也成為負電壓。因此，在從時刻t0開始的 期間STl內(nèi)，對二極管Dl、D2附加逆方向電壓，因此，在第一和第二串聯(lián)電路中沒有電流流 過。
但是，對二極管DlO附加順方向電壓，電流從繞組Ns以Ns — ClO — DlO — Ns 的路徑流動。該電流經(jīng)變壓器T從繞組Np進行供給，因此，電流I (QL)以 Cri — Np — QL(DL) — Cri的路徑從負極開始流動，并通過電流共振電容器Cri、電感Lrl 和電感Lr2的共振而成為正弦波狀的半波電流，并隨時間而增加，在時刻tl變成零。接下來，在時刻t2，當(dāng)開關(guān)元件QL斷開、開關(guān)元件QH接通時，流過電感Lp的電流 以Lp — Lrl — QH(DH) — Vin — Cri — Lp的路徑流動，變壓器T的繞組Np的始繞端成為 正電壓，繞組Ns的始繞端也成為正電壓。因此，在從時刻t2開始的期間ST3內(nèi)，連接于串 聯(lián)電路的二極管D1、D2導(dǎo)通，電流以通過繞組附的Ns —附一Dl —負載LDl — Ns的路徑 和Ns — Sl — D2 —負載LD2 — Ns的路徑流動。該電流以Vin — QH(DH) — Lrl — Lr2 — Np — Cri — Vin的路徑流動，經(jīng)變壓器 T從Vin進行供給，并通過電流共振電容器Cri和漏電感Lrl+Lr2的共振使電流流動，從而 供給正弦波狀的半波電流。這樣，在各個串聯(lián)電路中流過大小隨時間變化的、即具有交流成分的電流I(Dl) 和I(D2)。因此，能夠獲得與實施例1的電流均衡化裝置相同的效果。另外，本發(fā)明由于使 用變壓器T的全波，因此變壓器T的使用率提高，所以能夠使變壓器T小型，從而能夠構(gòu)成 價格便宜的電流均衡化裝置。另外，可以將實施例10的電力供給構(gòu)件IOa置換成實施例1和7的電力供給構(gòu)件 10、10b。另外，實施例10的電容器ClO和二極管DlO可以應(yīng)用于實施例2到實施例5所示 的多個串聯(lián)電路。(實施例11)圖16是本發(fā)明的實施例11的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于，從電力供給 構(gòu)件IOa供給的交變電流在整個周期被整流，而且將平滑化后的電流供給到負載。圖16所示的實施例11的電流均衡化裝置相對于圖7所示的實施例6構(gòu)成為通 過追加二極管DlO和電容器ClO來用電容器ClO對從電力供給構(gòu)件IOa供給的交變電流進行平滑化，并將平滑化后的電流供給到負載。實施例11通過使用變壓器T的全波來提高變 壓器T的使用率，因此能夠使變壓器T小型。另外，相對于圖14所示的實施例10，能夠刪除 電容器Cl、C2。因此能夠構(gòu)成價格便宜的電流均衡化裝置。圖17是本發(fā)明的實施例11的電流均衡化裝置的動作波形。圖17的實施例11的動作波形為組合了圖7的實施例6的動作波形的圖8而成的動作波形，因此省略說明。另外，能夠?qū)嵤├?1中的電力供給構(gòu)件IOa置換成實施例1和7的電力供給構(gòu) 件10、10b。另外，實施例11的電容器ClO和二極管DlO可以應(yīng)用于實施例2到實施例5所 示的多個串聯(lián)電路。(實施例12)圖18是本發(fā)明的實施例12的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于具備檢測多 個串聯(lián)電路的電流的電流檢測構(gòu)件；對通過電流檢測構(gòu)件檢測到的電流檢測值和基準(zhǔn)電壓 進行比較的比較構(gòu)件；以及根據(jù)比較構(gòu)件的輸出來控制交變電流的控制構(gòu)件。圖18所示的實施例12的電流均衡化裝置具有包含與實施例6的電力供給構(gòu)件 IOa相同的結(jié)構(gòu)的電力供給構(gòu)件10c。在電力供給構(gòu)件IOc的輸出連接有實施例2的串聯(lián) 電路，通過平滑電容器Cl (以及C2、C3、C4)平滑后的電流被供給到一端與GND連接的負載 LD1(以及LD2、LD3、LD4)。另外，在負載LDl (以及LD2、LD3、LD4)與二次繞組Ns之間追加 了電阻Rs來作為電流檢測構(gòu)件。在二次繞組Ns和電阻Rs的連接點上連接有由電阻Ris和 電容器Cis構(gòu)成的濾波電路的輸入端。在作為比較電路和控制電路的PRC電路1的一個輸 入端子上連接有濾波電路的輸出端，在另一輸入端子上連接有為負電壓的基準(zhǔn)電壓Vref。電阻Rs統(tǒng)一檢測流過負載LDl (以及LD2、LD3、LD4)的電流，并經(jīng)濾波電路將電流 檢測值輸出到PRC電路1。PRC電路1對電流檢測值和基準(zhǔn)電壓Vref進行比較，并根據(jù)其 誤差輸出來控制開關(guān)元件QH和開關(guān)元件QL的接通時間的比率以使流過負載的電流恒定。另外，各部的波形與圖13所示的各部的波形基本相同，因此在此省略說明。因此，根據(jù)實施例12的電流均衡化裝置，能夠獲得與實施例9的電流均衡化裝置 相同的作用效果，并且能夠?qū)⒘鬟^負載LDl (以及LD2、LD3、LD4)的電流控制為恒定。另外， 由于使負載的一端直接連接于GND電位，因此價格便宜而且能夠?qū)崿F(xiàn)低噪聲化。另外，實施例12的電流檢測構(gòu)件、比較構(gòu)件以及控制電路可以應(yīng)用于實施例2到 實施例5所示的多個串聯(lián)電路。另外，濾波電路也可以省略。(實施例13)圖19是本發(fā)明的實施例13的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖，其特征在于具備檢測多 個串聯(lián)電路的電流的電流檢測構(gòu)件；對電流檢測構(gòu)件的檢測值和基準(zhǔn)電壓進行比較的比較 構(gòu)件；以及根據(jù)比較構(gòu)件的輸出來控制交變電流的控制構(gòu)件。圖19所示的實施例13的電流均衡化裝置具有包含與實施例6的電力供給構(gòu)件 IOa相同的結(jié)構(gòu)的電力供給構(gòu)件10d。在電力供給構(gòu)件IOd的輸出連接有實施例2的串聯(lián) 電路，并設(shè)置有實施例10的電容器ClO和二極管D10。另外，在負載LDl (以及LD2、LD3、 LD4)、與電容器ClO和二極管DlO的連接點之間追加了電阻Rs來作為電流檢測構(gòu)件。在負 載LDl (以及LD2、LD3、LD4)和電阻Rs的連接點上連接有由電阻Ris和電容器Cis構(gòu)成的 濾波電路的輸入端。在作為比較電路和控制電路的PFM電路Ia的一個輸入端子上連接有 濾波電路的輸出端，在另一輸入端子上連接有為正電壓的基準(zhǔn)電壓Vref。
電阻Rs統(tǒng)一檢測流過負載LDl (以及LD2、LD3、LD4)的電流，并經(jīng)濾波電路將電流 檢測值輸出到PFM電路la。PFM電路Ia對電流檢測值和基準(zhǔn)電壓Vref進行比較，并根據(jù) 其誤差輸出來控制開關(guān)元件QH和開關(guān)元件QL的接通斷開頻率以使流過負載的電流恒定。另外，各部的波形與圖15所示的各部的波形基本相同，因此在此省略說明。因此，根據(jù)實施例13的電流均衡化裝置，能夠獲得與實施例12的電流均衡化裝置 相同的作用效果。在圖18所示的實施例12中，基準(zhǔn)電壓Vref為負電壓，而圖19所示的實 施例13的特征在于基準(zhǔn)電壓Vref為正電壓。由于能夠使基準(zhǔn)電壓Vref為正電壓，因此， 不需要負電壓，能夠簡化檢測電路的結(jié)構(gòu)，能夠使價格便宜。另外，實施例13的電流檢測構(gòu)件、比較構(gòu)件以及控制電路可以應(yīng)用于實施例2到 實施例5所示的多個串聯(lián)電路。另外，也可以省略濾波電路。(實施例14)圖20是本發(fā)明的實施例14的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖20所示的實施例14 相對于圖12所示的實施例9，是增加了串聯(lián)電路的并聯(lián)數(shù)量、將平衡變壓器分成理想變壓 器Tla、T2a、T3a、T4a以及勵磁電感Li、L2、L3、L4來進行記載的電路圖。在實施例14中， 主要說明變壓器Tla、T2a、T3a、T4a的復(fù)位和開關(guān)元件QL的斷開控制。圖21是用于說明本發(fā)明的實施例14的電流均衡化裝置的平衡變壓器的復(fù)位的動 作的動作波形。在圖21中，將從一次繞組Np供給的電流從二次繞組Ns流過的期間設(shè)為ST1，將變 壓器Tla、T2a、T3a、T4a復(fù)位的期間設(shè)為期間ST2，將變壓器的復(fù)位結(jié)束、開關(guān)元件QL斷開 的期間設(shè)為ST3。在期間STl中，關(guān)于來自二次繞組Ns的電流，在第一路徑中流經(jīng) Ns — S2 — m — Dl — Cl — Ns，在第二路徑中流經(jīng)Ns — S3 — N2 — D2 — C2 — Ns。在第三路 徑中流經(jīng)Ns — S4 — N3 — D3 — C3 — Ns，在第四路徑中流經(jīng)Ns — Sl — N4 — D4 — C4 — Ns。 因此，流過一次繞組m的電流與流過二次繞組Sl的電流相等，流過一次繞組N2的電流和 流過二次繞組S2的電流相等。這樣，第一路徑至第四路徑的電流相等。將平滑電容器Cm (m為1 4的整數(shù))的電壓(與LEDma LEDme的順方向電壓 降的和相等)設(shè)為Vcm，將繞組Ns的電壓設(shè)為Vns，將繞組Sm(m為1 4的整數(shù))的電壓 設(shè)為Vsm，將繞組Nm (m為1 4的整數(shù))的電壓設(shè)為Vnm，將二極管Dm (m為1 4的整數(shù)) 的順方向電壓降設(shè)為Vf時，該期間STl的各路徑的電壓為Vcl = Vns+Vs2-Vnl-VfVc2 = Vns+Vs3-Vn2-VfVc3 = Vns+Vs4-Vn3-VfVc4 = Vns+Vsl-Vn4_Vf。由于，Vnl = Vsl, Vn2 = Vs2, Vn3 = Vs3, Vn4 = Vs4,因此，若設(shè) Vc 為VcU Vc2、 Vc3以及Vc4的平均值，則Vc= (Vcl+Vc2+Vc3+Vc4)/4Vns = Vc+Vf ο另外，在各路徑中串聯(lián)連接的兩個繞組的兩端電壓為Vs2-Vnl = Vcl-Vc
Vs3-Vn2 = Vc2_VcVs4-Vn3 = Vc3_VcVsl-Vn4 = Vc4_Vc，在電壓VclJP LEDla LEDle的順方向電壓降的和的電壓大于LEDma LEDme的 順方向電壓降的和的平均值的情況下，Vcl-Vc為正，在繞組S2和繞組m的串聯(lián)電路上附 加正電壓。另外，在電壓VclJP LEDla LEDle的順方向電壓降的和的電壓小于LEDma LEDme的順方向電壓降的和的平均值的情況下，Vcl-Vc為負，在繞組S2和繞組m的串聯(lián)電 路上附加負電壓。
另外，如果是小于平均值Vc的Vcm (m為1 4)，則在勵磁電感Lm中流過正的電 流，如果是大于平均值Vc的Vcm(m為1 4)，則在勵磁電感Lm中流過負電流。在期間ST2中，是蓄積在平衡變壓器Tla T4a的勵磁電感Ll L4中的電流復(fù) 位的期間。在期間STl中，以負電流蓄積在勵磁電感Ll L4中的電流產(chǎn)生與二極管Dm的 順方向相反的電壓，因此，對該二極管Dm附加逆電壓。在復(fù)位期間產(chǎn)生最大逆電壓的條件被認為是Vcl即LEDla LEDle的順方向的 電壓降的和的波動為最大值，其他Vc2、Vc3、Vc4即LEDxa LEDxe (χ = 2 4)的順方向的 電壓降的和的波動為為最小值時等。在復(fù)位期間ST2中對二極管附加逆電壓的僅有二極管 Dl0上述情況下的二極管Dl的逆電壓為VDl = Vcl-Vns-Vn2+Vnl,其他第二 第四路徑中的順方向電壓為Vc2 = Vns+Vs3-Vn2-VfVc3 = Vns+Vs4-Vn3-VfVc4 = Vns+Vsl-Vn4_Vf。因此，根據(jù)上述三個式子，Vnl-Vn2 = Vc2+Vc3+Vc4-3Vns+3Vf,二極管Dl的逆方向電壓為VDl = Vcl+Vc2+Vc3+Vc4-4Vns+3Vf0可知，在繞組電壓Vns為正電壓的情況下，在復(fù)位期間ST2中被附加逆電壓的二極 管的逆電壓減小。在圖21所示的動作波形中，二次繞組的電流呈正弦波狀流動，在變成零之后的期 間ST2(平衡變壓器的復(fù)位期間)內(nèi)也沒有使開關(guān)元件QL斷開。因此，關(guān)于二次繞組電壓 Vns，在復(fù)位期間ST2中，電壓會稍微下降，但電壓與電流流過二極管的期間相比僅僅是稍 微下降。因此，若設(shè)該微小的電壓部分為Δν，則Vns為Vc-AV，VDl = Vcl+Vc2+Vc3+Vc4-4Vns+3VfVDl = 4Vc-4 (Vc- Δ V) +3Vf = 4 Δ V+3Vf,因此，二極管Dl的逆電壓被抑制得很低。即，流過電感Ll (以及L2、L3、L4)的電 流變成零，在過了平衡變壓器Tla T4a的復(fù)位期間結(jié)束的時刻T3之后，在時刻T4，通過使 開關(guān)元件QL斷開，二極管Dl的逆電壓被抑制得很低。
圖22是使本發(fā)明的實施例14的電流均衡化裝置的開關(guān)元件QL在平衡變壓器的 復(fù)位期間斷開時的各部的動作波形。當(dāng)開關(guān)元件QL在平衡變壓器Tla T4a的復(fù)位期間ST2中斷開時，流過勵磁電感 Lp的電流轉(zhuǎn)流到二極管DH中，因此，變壓器T的一次繞組電壓的始繞端成為負電壓，變壓器 T的二次繞組電壓的始繞端也成為負電壓，因此，若設(shè)變壓器T的匝數(shù)比為N，則Vns為
<formula>formula see original document page 15</formula>
二極管Dl的逆電壓為， <formula>formula see original document page 15</formula>，該逆電壓為非常大的值。從圖 22 也可知，二極管Dl的電壓V(Dl)非常大。另外，從上述式子可知，Vcl與LED單元的總Vf電壓(LED的VfX串聯(lián)連接數(shù)量) 大致相等，由此可知，若LED單元的串聯(lián)數(shù)量變多，則二極管Dl的逆電壓變大。當(dāng)增加LED單元的并聯(lián)數(shù)量時，需要高耐壓的二極管，或者二極管的耐壓受到制 約。因此，不能增加LED單元的串聯(lián)數(shù)量或并聯(lián)數(shù)量。因此，在控制復(fù)位期間ST2的開關(guān)元 件QL、QH的接通斷開，在平衡變壓器的復(fù)位結(jié)束之后，使變壓器的電壓反相的控制是非常 有效的。(實施例15)圖23是本發(fā)明的實施例15的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。本發(fā)明的特征在于，在 復(fù)位期間結(jié)束后，通過使開關(guān)元件Ql接通來結(jié)束電壓共振，從而降低二極管Dl的逆電壓。圖23所示的實施例15相對于圖10所示的實施例8，將變壓器T分割成勵磁電感 Lp和理想變壓器來進行記載。在繞組Ns的電流變成零之后，與勵磁電感Lp電壓共振的共 振電容器Cv與開關(guān)元件Ql并聯(lián)連接，平衡變壓器被分成理想變壓器Tl’和勵磁電感Ll進 行記載。另外，電容器Cv也可以是FET(開關(guān)元件Ql)的寄生電容。在實施例15中，主要 說明變壓器Tl’的勵磁電感Ll的復(fù)位和開關(guān)元件Ql的接通控制。圖24是本發(fā)明的實施例15的電流均衡化裝置的開關(guān)元件Ql在平衡變壓器Tl’ 的復(fù)位期間斷開時的各部的動作波形。在圖24中，在時刻t0以前開關(guān)元件Ql是接通的，Np的始繞端為-Vin的負電壓。 因此，二次繞組Ns的始繞端也為負電壓，二極管Dl、D2被附加逆方向電壓，因此，在二次繞 組Ns中沒有電流流過。因此，一次側(cè)的電流以Vin — Lp — Ql — Vin的路徑流動，能量蓄 積在勵磁電感Lp中。當(dāng)開關(guān)元件Ql在時刻t0斷開時，蓄積在勵磁電感Lp中的能量產(chǎn)生逆電動勢，繞 組Np的始繞端成為正電壓。因此，二次繞組Ns的始繞端也成為正電壓，電流流過二次繞組。 一次側(cè)的電流以Lp — Np — Lp的路徑流動，二次側(cè)的電流以Ns —附一Dl — Cl — Ns的 路徑和Ns — Sl — D2 — C2 — Ns的路徑流動。通過平滑電容器Cl、C2平滑化后的電流流 過負載LDl和負載LD2。如在實施例8中說明的那樣，在繞組m和繞組Sl中流過均衡化后的電流。在時 亥Ijtl，蓄積在勵磁電感Lp中的能量變成零，流過繞組Ns的電流I(NS)變成零。在期間ST2 到期間ST3中，在蓄積在共振電容器Cv中的能量與勵磁電感Lp電壓共振的期間內(nèi)，通過該 電壓共振動作，繞組Np的電壓緩緩減小。因此，繞組Ns的電壓也緩緩減小，所以，如實施例 14所示，附加在二極管D1、D2上的逆電壓可減小。另外，在時刻t3，通過開關(guān)元件Ql的接通，共振期間結(jié)束。期間ST2是變壓器Tl’的勵磁電感Ll的復(fù)位期間。另一方面，圖25是在實施例15的電流均衡化裝置中、在復(fù)位期間結(jié)束前開關(guān)元件Ql在時刻t2接通的動作波形，與實施例8 —樣，對二極管Dl附加大的逆電壓。因此，產(chǎn)生 如在實施例14中說明的那樣的二極管耐壓的問題。在實施例15的電流均衡化裝置中，附加在二極管D1、D2的逆電壓能夠減小，因此， 能夠利用低耐壓的二極管，或者能夠刪除二極管，因此能夠構(gòu)成價格便宜的電流均衡化裝置。(實施例16)圖26是本發(fā)明的實施例16的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖26所示的實施例16 相對于圖23所示的實施例15的特征在于，不經(jīng)變壓器T地將來自勵磁電感Lp的電流取出。 由于動作相同，因此省略說明，但是能夠獲得與實施例15相同的效果。另外，與實施例1、6 和7中的電流均衡化裝置相比，能夠刪除電力供給構(gòu)件中的變壓器T，因此能夠構(gòu)成價格便 宜的電流均衡化裝置。(實施例Π)圖27是本發(fā)明的實施例17的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖27所示的實施例17 相對于圖26所示的實施例16對勵磁電感Lp、電壓源Vin以及開關(guān)元件Ql的連接進行了變 形，其能夠獲得與實施例16相同的效果。另外，還能夠?qū)嵤├? 5所示的平衡變壓器連接方法相互組合起來進行使用。 此外，也可以將實施例12和13所示的電流檢測構(gòu)件構(gòu)成為檢測實施例3所示的閉環(huán)的電流。另外，本發(fā)明的電流均衡化裝置例如能夠應(yīng)用于LED照明器具、LCD B/L(LCD背 光)模塊、IXD顯示設(shè)備。LED照明器具包括將來自商用交流電源的交流電力變換成任意的交變電力以供 給交變電流的電力變換裝置；以及電流均衡化裝置，該電流均衡化裝置與電力變換裝置的 輸出連接，并且使分別流過多條串聯(lián)電路以及一個以上的LED負載的電流基于一個以上的 繞組所產(chǎn)生的電磁力而均衡化，上述電流均衡化裝置的上述串聯(lián)電路中串聯(lián)連接了一個以 上的繞組、一個以上的整流元件、以及一個以上的LED負載。IXD B/L模塊包括IXD元件；以及電流均衡化裝置，該電流均衡化裝置與電力變 換裝置的輸出連接，并且使分別流過多條串聯(lián)電路以及一個以上的LED負載的電流基于一 個以上的繞組所產(chǎn)生的電磁力而均衡化，上述電力變換裝置將來自商用交流電源的交流電 力變換成任意的交變電力以供給交變電流，上述電流均衡化裝置的上述串聯(lián)電路中串聯(lián)連 接了一個以上的繞組、一個以上的整流元件、以及使上述IXD元件發(fā)光的一個以上的LED負 載。LCD顯示設(shè)備包括LCD元件；將來自商用交流電源的交流電力變換成任意的交變 電力以供給交變電流的電力變換裝置；以及電流均衡化裝置，該電流均衡化裝置與電力變 換裝置的輸出連接，并且使分別流過多條串聯(lián)電路以及一個以上的LED負載的電流基于一 個以上的繞組所產(chǎn)生的電磁力而均衡化，上述電流均衡化裝置的上述串聯(lián)電路中串聯(lián)連接 了一個以上的繞組、一個以上的整流元件、以及使IXD元件發(fā)光的一個以上的LED負載。IXD 顯示設(shè)備應(yīng)用于電視、監(jiān)視器、廣告板等。
(實施例18)接下來，對實施例18的電流均衡化裝置進行說明。當(dāng)為了對平衡變壓器的電流進行整流而將整流元件連接于平衡變壓器時，有時在平衡變壓器的復(fù)位時產(chǎn)生逆電動勢，會 對整流元件附加很大的逆方向電壓。關(guān)于連接于平衡變壓器的整流元件，在整流電壓(整流元件的電壓)低于主變壓 器的二次繞組的電壓的情況下，在復(fù)位時向使整流元件接通的方向流過電流，而在整流電 壓(整流元件的電壓)高于主變壓器的二次繞組的電壓的情況下，在復(fù)位時向?qū)φ髟?附加逆方向電壓的方向產(chǎn)生逆電動勢。為了將逆方向電壓的產(chǎn)生抑制得較低，主電路的電 路方式和其動作條件受到制約，主電路的效率降低，或者主電路的變壓器變大。實施例18的電流均衡化裝置降低與平衡變壓器串聯(lián)連接的整流元件的逆方向電 壓。圖28是本發(fā)明的實施例18的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。實施例18的電流均衡化裝 置具有圖1所示的電力供給構(gòu)件10、圖18所示的多條串聯(lián)電路、以及二極管D5、D6。關(guān)于多條串聯(lián)電路，平衡變壓器Tl (T2 T4)的繞組Ni、Sl (N2、S2 N4、S4)、二 極管D1(D2 D4)以及電容器C1(C2 C4)的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。在電容器Cl (C2 C4) 上經(jīng)電阻Rs并聯(lián)連接有負載LDl (LD2 LD4)。二極管D6的陰極與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接，二極管D6的陽極與電容器 Cl (C2 C4)連接。二極管D5的陽極與變壓器T的二次繞組Ns的一端連接，二極管D5的 陰極與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接。實施例18的電流均衡化裝置的特征在于，追加了二極管D6，在正繞組的二次繞組 Ns在負電壓以下的情況下，使復(fù)位電流流過二極管D6，即使二次繞組Ns的電壓為負電壓， 也將復(fù)位電壓保持為某固定電壓，將與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接的二極管Dl (D2 D4) 的逆方向電壓抑制得較低，從而實現(xiàn)電路整體的高效率、小型化。接下來對這樣構(gòu)成的實施例18的電流均衡化裝置的動作進行說明。首先，對于復(fù) 位時的逆方向電壓，根據(jù)平衡變壓器Tl (T2 T4)的蓄積勵磁電流的方向，產(chǎn)生的逆電動勢 的方向變化。在穩(wěn)態(tài)下，主電路的變壓器T的二次繞組Ns的電壓成為D1(D2 D4)的電壓 降、即與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接的二極管Dl (D2 D4)的整流電壓的平均值。因此，存在平衡變壓器Tl (T2 T4)在復(fù)位時向?qū)ΧO管Dl (D2 D4)充電的方 向蓄積勵磁電流(順偏置)的情況，以及在復(fù)位時以在二極管Dl (D2 D4)中產(chǎn)生逆方向 電壓的方式蓄積勵磁電流(逆偏置)的情況。關(guān)于與復(fù)位時的平衡變壓器串聯(lián)連接的二極管的逆方向電壓的最大值Vr，在平衡 變壓器與整流電路在并聯(lián)數(shù)量為N個并聯(lián)連接時，與平衡變壓器的連接方法無關(guān)，上述最 大值Vr在一個整流電壓大于平均整流電壓VC、其他整流電壓小于平均整流電壓VC的情況 下出現(xiàn)，設(shè)VC = (VC1+VC2+. . . VCN) /N,上述最大值Vr在VCl > VC > VC2 = VC3. ... = VCN的時候出現(xiàn)。此時，與電容器Cl串聯(lián)連接的二極管Dl的逆方向電壓Vrl為Vrl = VC1+VC2+. · · · VCN-N · VNS+N · Vf. · (1)。VNS是變壓器T的二次繞組NS間的電壓，Vf是整 流元件的順方向電壓。因此，逆方向電壓Vrl根據(jù)主電路的二次繞組Ns的繞組電壓而變化，特別是在主電路的二次繞組Ns的電壓(VNS)為負的時候，逆方向電壓Vrl為最大。S卩，在平衡變壓器 T1(T2 T4)的復(fù)位期間中變壓器T的二次繞組Ns的電壓反相的情況下，產(chǎn)生很大的逆方 向電壓Vrl。在實施例18中，當(dāng)開關(guān)元件Ql斷開時，電流從變壓器T的二次繞組Ns經(jīng)二極管 D5流向平衡變壓器Tl (T2 T4)。接著，在開關(guān)元件Ql接通、變壓器T的二次繞組Ns的電壓從正電壓反相而產(chǎn)生了 負電壓的情況下，復(fù)位電流經(jīng)二極管D6流向平衡變壓器Tl (T2 T4)。S卩，二次繞組Ns的 負電壓通過二極管D6的接通而以順方向電壓Vf被鉗位。另外，此時二極管D5成為逆偏置狀態(tài)，因此，電流不會從二極管D6流向二極管D5。 艮口，通過設(shè)置二極管D5，開關(guān)元件Ql接通時能夠防止二次繞組Ns的短路。關(guān)于復(fù)位時的平衡變壓器和整流電路在并聯(lián)數(shù)量為N并聯(lián)連接時的逆方向電壓 的最大值Vr，上述最大值Vr在一個整流電壓大于平均整流電壓VC、其他整流電壓小于平均 整流電壓VC的情況下出現(xiàn)，設(shè)VC = (VC1+VC2+. . . VCN) /N,上述最大值Vr在VCl > VC > VC2 = VC3. ... = VCN的時候出現(xiàn)。此時，與電容器Cl串聯(lián)連接的整流元件的逆方向電壓Vrl為Vrl = VC1+VC2+. · · · VCN+N · Vf。即，追加了二極管D5、D6后的電路與追加二極管D5、D6前的電 路相比較，是小-N· VNS (VNS為負電壓)的逆方向電壓Vrl。因此，能夠降低與平衡變壓器 T1(T2 T4)連接的二極管D1(D2 D4)的耐壓。另外，主電路的電路方式和其動作條件或 者主電路的變壓器結(jié)構(gòu)不受制約，因此，能夠構(gòu)成小型、價格便宜的電源裝置。另外，可以將實施例18中的電力供給構(gòu)件10置換成圖9所示的電力供給構(gòu)件 10b、圖18所示的電力供給構(gòu)件10c。另外，實施例18的多個串聯(lián)電路能夠應(yīng)用于實施例 1、實施例3到實施例5所示的多個串聯(lián)電路中。(實施例19)圖29是本發(fā)明的實施例19的電流均衡化裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖29所示的實施例19 相對于圖28所示的實施例18的特征在于，在二極管D6的陽極、二次繞組Ns的另一端、以 及電容器Cl (C2 C4)上連接直流電源VRS，使復(fù)位電流流過二極管D6和直流電源VRS。根據(jù)實施例19的電流均衡化裝置，逆方向電壓Vrl根據(jù)主電路的二次繞組Ns的 繞組電壓而變化，特別是在主電路的二次繞組Ns的電壓(VNS)為負的時候，逆方向電壓Vrl 變?yōu)樽畲?。在實施?9中，在開關(guān)元件Ql接通、變壓器T的二次繞組Ns的電壓從正電壓反 相而產(chǎn)生負電壓的情況下，復(fù)位電流從二次繞組Ns經(jīng)電壓源VRS和二極管D6流向平衡變 壓器Tl (T2 T4)。此時，與電容器Cl串聯(lián)連接的二極管Dl的逆方向電壓Vrl為Vrl = VC1+VC2+. · · · VCN-N · VRS+N · Vf. . . (2)。SP，在追加了 二極管D5、D6、直流電源VRS前的電路中，如式子⑴所示， 為-N · VNS, VNS為負電壓，因此，-N · VNS為正電壓，逆方向電壓Vr變大。與此相對，在實施例19中，在追加二極管D5、D6、直流電源VRS后的電路中，如式子⑵所示，為_N*VRS，由于VRS為正電壓，因此，為很小的逆方向電壓Vrl。即，能夠?qū)⒛娣较螂妷航档拖喈?dāng)于直流電源VRS的電壓的量。因此，能夠降低與平衡變壓器Tl (T2 T4) 連接的二極管Dl (D2 D4)的耐壓。 另外，通過將直流電源VRS設(shè)定為比負載LDl LD4的電壓VLDl VLDN的平均 值小的值，能夠使附加在與平衡變壓器串聯(lián)連接的二極管上的逆方向電壓非常小。
所以，由于使LED單元的LED的串聯(lián)數(shù)量增加，因此，能夠減少平衡變壓器的數(shù)量， 能夠增加LED的并聯(lián)數(shù)量，因此，能夠減少主變壓器的數(shù)量(主電路的數(shù)量)。因此，能夠在 電路整體上大幅度降低成本，能夠構(gòu)成價格便宜的LED驅(qū)動裝置。另外，能夠?qū)嵤├?9的電力供給構(gòu)件10置換成圖9所示的電力供給構(gòu)件10b、 圖18所示的電力供給構(gòu)件10c。另外，實施例19的多個串聯(lián)電路能夠應(yīng)用到實施例1、實 施例3到實施例5所示的多個串聯(lián)電路中。(實施例20)圖30是本發(fā)明的實施例20的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖30所示的實施例20 相對于圖29所示的實施例19其特征在于，代替直流電源VRS，在二次繞組Ns2的兩端設(shè)置 了二極管D7與電容器C7的串聯(lián)電路，將二次繞組Ns2的電壓通過二極管D7和電容器C7 進行整流平滑從而獲得直流電壓。圖30所示的實施例20相對于圖29所示的實施例19，代替電力供給構(gòu)件10使用 了圖18所示的電力供給構(gòu)件10c，代替變壓器T使用了變壓器Ta。變壓器Ta具有一次繞 組Np、串聯(lián)連接的二次繞組Nsl和二次繞組Ns2。在二次繞組Nsl的一端與二次繞組Ns2的一端，連接有二極管D7的陽極，二極管 D7的陰極經(jīng)電容器C7連接于二次繞組Ns2的另一端和電容器Cl (C2 C4)。二極管D7的 陰極與電容器C7的一端連接于二極管D6的陽極，二極管D6的陰極與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接。二極管D5的陽極與二次繞組Nsl的另一端連接，二極管D5的陰極與平衡變壓器 T1(T2 T4)連接。二次繞組Ns的另一端與二極管D5的陽極連接于二極管DlO的陰極，二極管DlO 的陽極連接于電阻Rs的一端和電容器ClO的一端。電容器ClO的另一端連接于二次繞組 Ns2的另一端和電容器Cl (C2 C4)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的實施例20，當(dāng)開關(guān)元件QL從接通變成斷開時，在變壓器T的二次 繞組Ns的電壓從正電壓反相而產(chǎn)生了負電壓的情況下，復(fù)位電流經(jīng)電容器C7和二極管D6 流向平衡變壓器Tl (T2 T4)。即，在實施例20中，通過二極管D7和電容器C7生成直流電源VRS，因此，與實施例19一樣，是很小的逆方向電壓Vrl。即，能夠?qū)⒛娣较螂妷旱漠a(chǎn)生抑制得很低。因此，能夠 降低與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接的二極管Dl (D2 D4)的耐壓。另外，能夠?qū)嵤├?0的電力供給構(gòu)件IOc置換成圖9所示的電力供給構(gòu)件10b。 另外，實施例18的多個串聯(lián)電路能夠應(yīng)用于實施例1、實施例3到實施例5所示的多個串聯(lián) 電路中。(實施例21)圖31是本發(fā)明的實施例21的電流均衡化裝置的構(gòu)成圖。圖31所示的實施例21 具有電力供給構(gòu)件10，變壓器Ta的二次繞組Nsl的一端與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接， 在二次繞組Ns2的一端連接有二極管DlO的陽極，二極管DlO的陰極經(jīng)電容器ClO與二次繞組Ns2的另一端連接。二極管DlO的陰極和電容器ClO的一端連接于電容器Cl C4。 二次繞組Nsl的另一端連接于電容器ClO和電容器Cl C4。在實施例21中，在二次繞組Nsl上連接有將平衡變壓器Tl (T2 T4)和二極管 D1(D2 D4)串聯(lián)連接而成的多個串聯(lián)電路，在二次繞組Ns2上串聯(lián)連接有由二極管DlO和 電容器ClO構(gòu)成的電壓源。由此，能夠減小與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接的變壓器Ta的 二次繞組Nsl、Ns2的匝數(shù)。即，通過減小上述式子(1)的-N -VNS中的VNS的電壓，能夠減 小與平衡變壓器T1(T2 T4)連接的二極管D1(D2 D4)的逆方向電壓。 另外，在圖19所示的電流均衡化裝置中，負載LDl為LEDla LEDle的LED單元， 負載LD2為LED2a LED2e的LED單元，負載LD3為LED3a LED3e的LED單元，負載LD4 為LED4a LED4e的LED單元，通過平衡變壓器Tl (T2 T4)進行恒流平衡過的電壓源為 電容器Cl C4的電壓，這些都由變壓器T的二次繞組Ns的正電壓整流構(gòu)成。變壓器T的二次繞組Ns的負電壓整流構(gòu)成由二極管DlO和電容器ClO組成的電 壓源。各個負載LDl (LD2 LD4)連接于電容器Cl (C2 C4)和電容器ClO的串聯(lián)電路。如圖19所示的電流均衡化裝置那樣，即使二次繞組Ns為一個，如上所述，通過分 成正電壓整流和負電壓整流，能夠使與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接的二極管Dl (D2 D4) 的逆方向電壓減半。因此，能夠降低與平衡變壓器Tl (T2 T4)連接的二極管D1(D2 D4) 的耐壓。這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠基于與一個以上的負載串聯(lián)連接的一個以上的繞組所產(chǎn) 生的電磁力來使從電力供給構(gòu)件的輸出提供給多個負載的電流均衡化。另外，由于通過一 個以上的繞組所產(chǎn)生的電磁力來均衡化電流，因此能夠降低多個負載的阻抗的不同所導(dǎo)致 的損失。因此，能夠降低流過阻抗不同的多個負載的電流平衡電路中的損失，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率化。本發(fā)明例如能夠應(yīng)用于使作為液晶顯示器的背光使用的LED點亮用的LED點亮裝 置和LED照明。
權(quán)利要求
一種電流均衡化裝置，其特征在于，該電流均衡化裝置具備輸出交變電流的電力供給構(gòu)件；以及多個串聯(lián)電路，其連接于所述電力供給構(gòu)件的輸出，并且在該串聯(lián)電路中串聯(lián)連接有一個以上的繞組、一個以上的整流元件以及一個以上的負載，分別流過所述多個串聯(lián)電路的電流基于所述一個以上的繞組所產(chǎn)生的電磁力而被均衡化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 所述負載具有整流特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 所述交變電流是正弦波狀的半波電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，其特征在于，所述電力供給構(gòu)件具有電壓源、開關(guān)、電抗器、與所述電抗器電壓共振的電容元件，在 所述電壓源上串聯(lián)連接有所述開關(guān)和所述電抗器，在所述開關(guān)接通期間將能量蓄積在所述 電抗器中，在所述開關(guān)斷開期間將蓄積在所述電抗器中的所述能量作為所述交變電流輸 出，所述電容元件在供給的所述交變電流變成零之后與所述電抗器以電壓共振的方式連 接，在電壓共振期間，所述多個串聯(lián)電路的所述一個以上的繞組的勵磁電流的復(fù)位結(jié)束之 后，使所述開關(guān)接通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流均衡化裝置，其特征在于，所述電力供給構(gòu)件具有用于供給所述正弦波狀的所述交變電流的串聯(lián)共振電路、電壓 源和多個開關(guān)，供給到所述多個串聯(lián)電路的所述正弦波狀的所述半波電流變成零，在所述 一個以上的繞組的復(fù)位結(jié)束后，使所述多個開關(guān)中的、在向所述多個串聯(lián)電路供給電流的 期間中接通的所述開關(guān)斷開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 將所述交變電流平滑化后形成的電流被供給到所述負載。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 將所述交變電流平滑化后形成的電流被供給到所述負載。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 所述電流均衡化裝置還具有檢測流過所述多個串聯(lián)電路的電流的電流檢測構(gòu)件；對通過所述電流檢測構(gòu)件檢測到的電流檢測值與基準(zhǔn)值進行比較的比較構(gòu)件；以及 根據(jù)所述比較構(gòu)件的輸出來控制所述交變電流的控制電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 所述電流均衡化裝置具有第一串聯(lián)電路，其與所述多個串聯(lián)電路并聯(lián)連接，而且在該第一串聯(lián)電路中所述電力 供給構(gòu)件的輸出與第一整流元件串聯(lián)連接；以及 第二整流元件，其與所述多個串聯(lián)電路并聯(lián)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 所述電流均衡化裝置還具有檢測流過所述多個串聯(lián)電路的電流的電流檢測構(gòu)件；對通過所述電流檢測構(gòu)件檢測到的電流檢測值與基準(zhǔn)值進行比較的比較構(gòu)件；以及 根據(jù)所述比較構(gòu)件的輸出來控制所述交變電流的控制電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流均衡化裝置，其特征在于， 所述電流均衡化裝置具有第一串聯(lián)電路，其與所述多個串聯(lián)電路并聯(lián)連接，而且在該第一串聯(lián)電路中所述電力 供給構(gòu)件的輸出與第一整流元件串聯(lián)連接；以及 第二整流元件，其與所述多個串聯(lián)電路并聯(lián)連接。
12.—種LED照明器具，其具有權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，所述負載是LED負載。
13.—種LCD背光模塊，其具有權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，所述負載是使LCD 元件發(fā)光的LED負載。
14.一種LCD顯示設(shè)備，其具有權(quán)利要求1所述的電流均衡化裝置，所述負載是使LCD 元件發(fā)光的LED負載。
15.一種LED照明器具，其具有權(quán)利要求3所述的電流均衡化裝置，所述負載是LED負載。
16.一種LCD背光模塊，其具有權(quán)利要求3所述的電流均衡化裝置，所述負載是使LCD 元件發(fā)光的LED負載。
17.—種LCD顯示設(shè)備，其具有權(quán)利要求3所述的電流均衡化裝置，所述負載是使LCD 元件發(fā)光的LED負載。
全文摘要
本發(fā)明提供電流均衡化裝置、LED照明器具、LCD背光模塊、LCD顯示設(shè)備。本發(fā)明具有輸出交變電流的電力供給構(gòu)件(10)；以及多個串聯(lián)電路，其連接于電力供給構(gòu)件(10)的輸出，而且在該串聯(lián)電路中串聯(lián)連接有一個以上的繞組(N1、S1)、一個以上的整流元件(D1、D2)以及一個以上的負載(LED1a、LED2a)。分別流過多個串聯(lián)電路的電流基于一個以上的繞組(N1、S1)所產(chǎn)生的電磁力而被均衡化。
文檔編號F21Y101/02GK101820704SQ20101012131
公開日2010年9月1日 申請日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者木村研吾, 麻生真司 申請人:三墾電氣株式會社